07X80管线钢及钢管在中国的研制与应用.doc

X80管线钢和钢管在中国的研制与应用 孔君华1, 郑磊2, 黄国建3, 郑琳1, 丁晓军4, 王晓香5, 冯耀荣6 1武汉钢铁（集团）公司,湖北武汉，430080 2 宝山钢铁集团公司, 上海, 201900 3 鞍山钢铁集团公司, 辽宁鞍山, 114021 4宝鸡石油钢管有限公司,陕西宝鸡, 721008 5华北石油钢管有限公司, 河北青县, 062650 6中国石油天然气集团公司管材研究所, 陕西西安，710065 摘要 近十年来中国天然气需求量大幅度增长，输送能力有了长足发展，天然气输送用管线钢级从X60迅速提高到了X80。2005年中国首条X80钢级管道应用工程在冀宁线上建成。武钢、宝钢、鞍钢为工程提供X80管线板卷和钢板，宝鸡、华北及巨龙钢管公司为工程完成制管。本文介绍了X80钢级的热轧板卷、钢板以及直径为 ?????mmSSAW、LSAW焊接钢管的研制、生产情况与综合性能。评价结果显示，研制开发的X80管线钢具有高强度、高韧性、良好的焊接性、一定的抗HIC、SSC性能，能完全满足API 5L及中石油X80应用工程的标准要求。2005年已现场顺利焊接施工8km，此举表明中国X80管线钢和管线钢管生产应用技术已走向成熟。 关键词管线钢钢管X80；研制应用性能 1前言 从我国油气生产和消费结构以及西部大开发战略来看，长距离、大口径、高压力、耐腐蚀是我国油气管道发展的必然趋势。1995年X60管线钢首次应用于陕京管线，2000年X70即在涩-宁-兰管线上建成试验段，中国管线钢的钢级在短短五年内已迅速从X60提高到X70。更高级别管线钢的研制已成为中国油气管线发展的迫切需要。提高管线钢级，可节约建设成本。近年来，在世界范围内管线工程均以X70管线钢为主，X80也已批量用于管线建设中，而且X100和更高钢级的管线钢也在开发和试用推广。管线钢级的提高，要求同时提高钢材韧性，此外，还要提高管材的抗HIC性能。因为油气输送管道会随着钢级增高、输送压力大，导致H2S的分压值升高，从而使管线钢抗HIC能力成为一个关键问题。 17.5和15.3mm厚X80卷板及18.4mm厚X80平板先后在中国研制成功。2005年3月，制成的钢管已在冀宁联络线上顺利铺设了一条8公里长的应用工程段。 2 X80热轧板卷及宽厚板在中国的研制与生产 2.1 X80热轧板卷及宽厚板的机械性能要求 表 1 X80钢的拉伸、硬度要求 类型 取样方向 拉伸试验 硬度试验 Rt0.5/MPa Rm/MPa A/% Rt0.5/Rm 卷板 300 580-690 ≥625 API 5L ≤0.92 ≤275HV10 平板 横向 560-670 ≥625 API 5L ≤0.92 注：钢厂需同时保证制管后钢管屈服强度不低于555 MPa。 表 2 X80钢断裂韧性要求 类型 取样方向 –20℃夏比冲击试验 –15℃DWTT Akv/J SA/% SA/% 单个 平均 单个 平均 单个 平均 卷板 300 ≥170 ≥220 ≥80 ≥90 ≥70 ≥85 平板 横向 ≥170 ≥220 ≥80 ≥90 ≥70 ≥85 2.2 X80钢的化学成分设计 为了获得高强度、高韧性和良好的焊接性，X80钢的化学成分设计以低碳-锰-铌微合金化为基础，再适量添加铜、镍、钼等合金元素。由于热连轧过程中轧制速度高，过程温度难以控制，因此X80卷板较平板需要添加更高含量的铌元素，以获得更高的奥氏体再结晶温度。厚板另需添加0.20-0.40%钼，以抑制先共析铁素体和珠光体转变，弥补板厚中心冷却速度的不足。 X80钢化学成分的设计如表3。低的Pcm值表明该钢具有良好的焊接性能。 表3 X80钢的化学成分 Wt % 类型 ω(C) ω(Si) ω(Mn) ω(P) ω(S) ω(Nb) ω(V) ω(Ti) ω(Fe) Pcm* 卷板 0.05 0.28 1.85 0.012 0.001 0.07 / 0.012 Balence 0.19 宽厚板 0.04 0.27 1.70 0.010 0.001 0.05 0.04 0.02 Balence 0.17 注: (1)钢中另加入了合金元素Mo, Cu, Ni等。 (2)*Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B 2.3 X80热轧卷板的生产工艺 炼钢：(1)采用洁净钢冶炼技术，控制夹杂物形态和有害残余元素[S]、[As]的含量。利用转炉顶底复合吹炼，和炉外精炼等技术进行脱碳、脱硫、脱气和成分微调，并通过喂Ca-Si线进行夹杂物变性处理，保证钢质的高纯净度。保证[S